DE1066032B - Measuring head - Google Patents
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung bezieht sich auf Meßvorrichtungen, bei denen ein vom Werkstück gesteuerter Luftstrom zum Anzeigen von Werkstücksabmessungen verwendet wird, und betrifft insbesondere einen verbesserten Meßkopf für Vorrichtungen dieser Art.The invention relates to measuring devices in which an air flow controlled by the workpiece is used to display workpiece dimensions, and particularly relates to an improved one Measuring head for devices of this type.
Es ist ein Meßkopf zum Regeln des Luftstromes in einer pneumatischen Meßvorrichtung bekannt, deren Meßkopf ein Gehäuse mit einem zylindrischen Kanal hat, der mit dem inneren Endteil des Gehäuses in Verbindung steht und der an seinem einen Ende in einer Fläche endet, die sich von dem Kanal nach außen erstreckt, wobei ein in dem Gehäuse in Ausrichtung des zylindrischen Kanals axial verschiebbarer Kolben vorhanden ist, der an seinem Außenende einen Werkstücktaster und in der Nähe seines Innenendes eine öffnungsregelfläche aufweist, die mit der nach außen gerichteten Fläche des Kanals zusammenwirkt, und wobei ferner eine Ausströmöffnung vorhanden ist, durch die Luft, die am Innenende des Gehäuses einströmt und zum stromab gelegenen Ende des zylindrischen Kanals strömt, zur Außenluft abgelassen wird.A measuring head for regulating the air flow in a pneumatic measuring device is known, whose measuring head has a housing with a cylindrical channel which is connected to the inner end part of the housing communicates and which ends at one end in a surface that extends from the channel to extends outwardly, one in the housing in the alignment of the cylindrical channel axially displaceable Piston is present, which has a workpiece probe at its outer end and near its The inner end has an opening control surface which cooperates with the outwardly directed surface of the channel, and wherein there is further an exhaust port through the air flowing at the inner end of the Housing flows in and flows to the downstream end of the cylindrical channel, discharged to the outside air will.
Bei diesem bekannten Meßkopf ist der axial gleitende Träger des Kolbens an seinem Kolbenaußenende gelagert und hat eine verhältnismäßig große Axiallänge, die mit äußerster Präzision hergestellt werden muß, um die Sicherheit zu geben, daß die Öffnungsregelfläche des' Kolbens mit der nach außen gerichteten Fläche des zylindrischen Kanals einwandfrei zusammenwirkt. Bei dem bekannten Meßkopf wird außerdem die Öffnungsregelfläche von einer Feder gegen die nach außen gerichtete Fläche des zylindrischen Kanals gedrückt, so daß die Öffnungsregelfläche gegen die nach außen gerichtete Kanalfläche zurückspringt, wenn der am anderen Ende des Kolbens gelegene Werkzeugtaster vom Werkstück abgehoben wird. Ein Arbeiten dieser Art ist sehr unerwünscht, da eine Beschädigung der empfindlichen und wichtigen zusammenwirkenden Flächen leicht erfolgen kann und möglicherweise auch die Ausrichtung der Teile gestört wird.In this known measuring head, the axially sliding support of the piston is at its piston outer end stored and has a relatively large axial length, which is manufactured with the utmost precision must be to give the security that the opening area of the 'piston with the outward directed surface of the cylindrical channel cooperates properly. In the known measuring head is also the opening control surface of a spring against the outward facing surface of the cylindrical channel pressed so that the opening control surface against the outwardly directed channel surface springs back when the tool button located at the other end of the piston leaves the workpiece is lifted. Working in this way is very undesirable because it damages the sensitive ones and major interacting surfaces can be easily done and possibly alignment the parts is disturbed.
Es ist die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, diese Mängel zu vermeiden. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der Kolben von auf Abstand stehenden, nahe dem Innenende und dem Außenende des Kolbens befindlichen Lagerflächen getragen wird; daß die nahe dem Innenende des Kolbens vorhandene Lagerfläche die Innenwand des zylindrischen Kanals ist und einen Träger begrenzter Axiallänge führt, der ein Teil des Kolbens ist und Durchlässe für den den zylindrischen Kanal durchströmenden Luftstrom hat, und daß die größte Querschnittsabmessung der Öffnungsregelfläche etwas kleiner ist als der Durchmesserdes zvlindrischen Kanals.It is the object of the present invention to avoid these shortcomings. Solved this task is that the piston of standing at a distance, near the inner end and the Bearing surfaces located on the outer end of the piston; that the near the inner end of the Piston existing bearing surface is the inner wall of the cylindrical channel and a carrier limited Axial length leads, which is part of the piston and passages for the flowing through the cylindrical channel Has air flow, and that the largest cross-sectional dimension of the orifice control surface is something is smaller than the diameter of the cylindrical channel.
MeßkopfMeasuring head
Anmelder:Applicant:
The Sheffield Corporation,
eine Gesellschaft nach den Gesetzen
des Staates Delaware,
Dayton, Ohio (V. St. A.)The Sheffield Corporation,
a society according to the law
of the State of Delaware,
Dayton, Ohio (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. Η. Ruschke1 Berlin-Friedenau,
und Dipl.-Ing. Κ. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauerstr. 2, PatentanwälteRepresentative: Dr.-Ing. Η. Ruschke 1 Berlin-Friedenau,
and Dipl.-Ing. Κ. Grentzenberg,
Munich 27, Pienzenauerstr. 2, patent attorneys
Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 1. Mai 1953Claimed priority: V. St. v. America May 1, 1953
Willis Fay Aller, Dayton, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt wordenWillis Fay Aller, Dayton, Ohio (V. St. A.),
has been named as the inventor
Bei dieser Ausführung wird ein einwandfreies Zusammenwirken der Öffnungsregelfläche mit der nach außen gerichteten Fläche des zylindrischen Kanals ohne genaue Bearbeitung erreicht, und zwar auf Grund der auf Abstand stehenden, nahe dem Innenende und dem Außenende des Kolbens befindlichen Lagerflächen. DasVorhandensein eines Kolbenträgers, der im zvlindrischen Kanal gleitet und der nahe den zusammenwirkenden Flächen liegt, gibt die Sicherheit, daß diese Flächen stets die richtige Aufstellung haben. Eine Öffnungsregelfläche, die sich in den zvlindrischen Kanal frei hineinschieben kann, ermöglicht nicht nur eine nahe Aufstellung des inneren Kolbenträgers an den zusammenwirkenden Flächen, sondern verhütet auch, daß diese Flächen in Berührung miteinander kommen und infolgedessen beschädigt werden, ganz gleich, ob die Flächen durch Federdruck oder durch die dem Kolben durch das Werkstück erteilten Bewegungen axial gegeneinander bewegt werden.In this embodiment, a perfect interaction of the opening control surface with the reached outward surface of the cylindrical channel without precise machining, namely due to the spaced apart, near the inner end and the outer end of the piston Storage areas. The presence of a piston carrier that slides in the cylindrical channel and the is close to the interacting surfaces, gives the security that these surfaces are always the correct position to have. An opening control surface that can slide freely into the cylindrical channel, allows not only a close installation of the inner piston carrier to the interacting Surfaces, but also prevents these surfaces from coming into contact with one another and consequently whether the surfaces are damaged by spring pressure or by the piston caused by the Movements imparted to the workpiece are moved axially against one another.
Die Erfindung ist in mehreren Ausführungen an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist
Fig. 1 ein an einem Meßgerät befestigter Meßkopf, Fig. 2 ein im Schnitt dargestellter Meßkopf,
Fig. 3 ein vergrößerter Teilschnitt nach Fig. 2,
Fig. 4 ein Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 2,
Fig. 5 eine Ansicht des Stirnendes des Meßkopfes.The invention is described in several embodiments with reference to the drawing. In the drawing, Fig. 1 is a measuring head attached to a measuring device, Fig. 2 is a measuring head shown in section,
3 shows an enlarged partial section according to FIG. 2,
Fig. 4 is a section along line 4-4 of Fig. 2,
Fig. 5 is a view of the front end of the measuring head.
nno ennno en
Fig. 6 eine vergrößerte Stirnansicht der am Innenende des von dem Werkstück gesteuerten Kolbens liegenden Führung,6 is an enlarged end view of the piston at the inner end of the piston controlled by the workpiece lying leadership,
Fig. 7 bis 9 sind Abänderungen des erfmdungsgemäßen Meßkopfes,7 to 9 are modifications of the measuring head according to the invention,
Fig. 10 ist eine Schablone, wie sie zum Einrichten verwendet wird, undFig. 10 is a template used for set-up and
Fig. 11 ist eine in den Meßkopf eingesetzte Schablone nach Fig. 10.FIG. 11 is a template of FIG. 10 inserted into the measuring head.
Kurz zusammengefaßt, bezieht sich die Erfindung auf einen sehr gedrängt aufgebauten Meßkopf, der mit einer Druckluftanlage beim Messen vom Werkstück verbunden wird. Im Prinzip hat der AIeßkopf eine öffnung, der die Druckluft über einen Strömungsmesser zugeleitet wird, und hat ferner einen vom Werkstück gesteuerten Kolben, der die durch diese öffnung entsprechend der Werkstückverschiebung oder den Werkstückabmessungen hindurchtretende Druckluftsickerung regelt. Der Meßkopf kann in einer ortsfesten Stellung angeordnet sein, und das Werkstück kann an ihn angelegt werden, oder der Meßkopf kann auf einem beweglichen Schlitten gelagert sein und kann gegen das zu messende Werkstück geschoben werden. Die Meß- oder Anzeigeeinrichtung der Druckluftanlage spricht auf den Luftstrom an und gibt eine Anzeige der gemessenen Größen durch Vergleich mit Normalanzeigen. Unter dem Ausdruck »Druck« ist jeder Unter- oder Überdruck dem Außenluftdruck gegenüber zu verstehen. Unter dem Ausdruck »Teil«, »Werkstück« oder »Werkstückteil« ist jede steuernde Einrichtung zu verstehen, die auf den Antriebsteil des Meßkopfes oder -gerätes einwirkt, um die Größe der Druckluftsickeröffnung zu regelihBriefly summarized, the invention relates to a very compactly constructed measuring head, the is connected to a compressed air system when measuring the workpiece. In principle, the alesshead has an opening to which the compressed air is fed via a flow meter, and also has one of the Workpiece-controlled piston that moves through this opening in accordance with the workpiece displacement or regulates the compressed air seepage passing through the workpiece dimensions. The measuring head can be in be arranged in a fixed position, and the workpiece can be applied to him, or the The measuring head can be mounted on a movable slide and can against the workpiece to be measured be pushed. The measuring or display device of the compressed air system speaks to the air flow and gives a display of the measured quantities by comparison with normal displays. Under the expression "Pressure" is to be understood as any negative or positive pressure compared to the outside air pressure. Under the The expression "part", "workpiece" or "workpiece part" is to be understood as meaning any controlling device that operates on the driving part of the measuring head or device acts to regulate the size of the compressed air seepage opening
Der Meßkopf 10 (Fig. 1) ist mit einem Luftstrom-Meßgerät 11 verbunden, dem Druckluft über den Regler 12 zugeführt wird. Diese Druckluft strömt dann in einem kegelförmigen Rohr oder Zylinder nach oben und zum Meßkopf 10. Ein Zeiger stellt sich im Meßzylinder entsprechend dem durch den Zylinder hindurchfließenden Luftstrom ein, der von der durch den Meßkopf hindurchströmenden und vom Werkstück gesteuerten Sickerung bestimmt wird. Das Meßgerät 11 hat eine Regeleinrichtung 14, die das Ablassen der Druckluft zur Außenluft am oberen Ende des Zylinders regelt und die eine Schwimmereinstellung hervorruft. Ein Verstärker 15 regelt die Menge der unmittelbar zum Meßkopf strömenden, das Meßgerät umgehenden Luft. Der Meßkopf 10 ist im Schnitt näher in Fig. 2 dargestellt.The measuring head 10 (FIG. 1) is connected to an air flow measuring device 11 to which compressed air is supplied via the regulator 12. This compressed air then flows upwards in a conical tube or cylinder and to the measuring head 10. A pointer is set in the measuring cylinder according to the air flow flowing through the cylinder, which is determined by the seepage flowing through the measuring head and controlled by the workpiece. The measuring device 11 has a control device 14 which regulates the discharge of the compressed air to the outside air at the upper end of the cylinder and which causes a float setting. An amplifier 15 regulates the amount of air flowing directly to the measuring head and bypassing the measuring device. The measuring head 10 is shown in more detail in section in FIG.
Dem Meßkopf 10 (Fig. 2 und 3) wird Druckluft durch einen biegsamen Schlauch 16 zugeführt, der an einem im Durchmesser verkleinerten Ansatz 17 des Meßgehäuses 18 angeschlossen wird. Ein Locheinsatz 13 kann eingebaut sein, um den Luftverbrauch herabzusetzen, hat jedoch eine genügend große Luftstromöffnung für alle Meßerfordernisse. Der durch den Meßkopf 10 strömende Luftstrom wird durch die die Durchlaßöffnung regelnde Fläche 19 oder Lochregelfläche 19 gesteuert und strömt zu dem einen Ende der die Durchlaßöffnung bildenden Büchse 20 oder Lochbüchse 20. Die Lochregelfläche 19 wird entsprechend der Längsbewegung eines Kolbens 21 eingestellt, der an seinem Außenende einen das Werkstück berührenden Taster oder Objekttaster 22 hat. Nachdem die Luft durch die Lochbüchse 20 hindurchgeströmt ist, fließt sie durch Radialkanäle 24 und durch in der Oberfläche des Meßkopfes 10 befindliche Längsnuten 25 in die Außenluft.The measuring head 10 (FIGS. 2 and 3) is supplied with compressed air through a flexible hose 16 which is connected to a neck 17 of the measuring housing 18 of reduced diameter. A hole insert 13 can be incorporated to reduce air consumption, but has a sufficiently large air flow opening for all measurement requirements. The air flowing through the measuring head 10, air flow is controlled by the passage opening regulating surface 19 or perforated control surface 19 and flows to the one end of the passage opening forming the sleeve 20 or perforated sleeve 20. The perforated control surface 19 of the longitudinal movement of a piston 21 is adjusted accordingly, at its The outer end has a button or object button 22 that touches the workpiece. After the air has flowed through the perforated sleeve 20 , it flows through radial channels 24 and through longitudinal grooves 25 located in the surface of the measuring head 10 into the outside air.
Der Kolben 21 wird an seinem Innenende und an seinem Außenende getragen, so daß er eine Längs-The piston 21 is carried at its inner end and at its outer end so that it has a longitudinal
verschiebung in dem Meßkopfgehäuse 18 ausführen kann. An dem Außenende ist der Kolben 21 an einem innenliegenden Vorsprung 26 gleitend geführt, der eine begrenzte Axiallänge in der in das Gehäuse 18 eingeschraubten Büchse 27 hat. An seinem Innenende hat der Kolben eine Führung 28, die in der Lochbüchse 20 gleitet.Can perform displacement in the measuring head housing 18. At the outer end, the piston 21 is slidably guided on an inner projection 26 which has a limited axial length in the bushing 27 screwed into the housing 18 . At its inner end, the piston has a guide 28 which slides in the perforated sleeve 20.
Das Meßgehäuse 18 hat eine Längsbohrung, die von zwei fluchtenden Bohrungen gebildet wird, von denen die innere Bohrung einen kleineren Durchmesser hat als die außenliegende Bohrung. An der Vereinigungsstelle dieser Bohrung ist eine Schulter 30 vorhanden. Die Lochbüchse 20 ist in den inneren Bohrungsteil eingesetzt, und eine Schulter der Büchse 20 legt sich an die Schulter 30 an, so daß die Büchse 20 in Längsrichtung in dem Gehäuse 18 fest aufgestellt ist.The measuring housing 18 has a longitudinal bore which is formed by two aligned bores, of which the inner bore has a smaller diameter than the outer bore. A shoulder 30 is present at the junction of this bore. The perforated sleeve 20 is inserted into the inner bore portion, and a shoulder of the sleeve 20 rests against the shoulder 30 so that the sleeve is positioned firmly in the longitudinal direction in the housing 18 twentieth
Die Büchse 27 ist in der außenliegenden Bohrung mittels einer Fläche 31 eingemittet. Fläche 31 und die Länge des inneren Bohrungsabschnittes, an dem die Lochbüchse 20 anliegt, verlaufen koaxial. Wenn Büchse 27 und Büchse 20 von diesen Richt- oder Bezugsflächen getragen werden, liegen ihre Innenflächen, in denen der Kolben 21 und die Kolbenführung 28 gleiten, ebenfalls koaxial, und der Kolben 21 wird mit der Durchlaßöffnung ausgerichtet gehalten. Da der Kolben an weit auf Abstand stehenden Stellen seiner Länge von der Innenfläche 26 und der Führung 28 gehalten wird und diese Stellen sich nur in einer begrenzten Länge auf der Kolbenachse erstrecken, kann ein Fehler in der Ausrichtung der Büchsenfläche 26 und der Innenfläche der Lochbiichse 20 toleriert werden, ohne daß der Kolben 21 sich verklemmt. Die koaxialen Aufstellungen sind bei dieser Ausführung von nicht so großer Bedeutung wie dann, wenn der Kolben von einer Gleitfläche getragen wird, die sich über fast die gesamte Länge des Kolbens erstreckt. Die Führung 28 auf dem Kolben 21 sorgt dafür, daß die Lochregelfläche 19, deren größter Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser der Lochbüchse 20 ist, sich richtig dem Ende dieser Büchse 20 nähert und in diese Büchse eintritt, so daß der Kolben eine übergroße Bewegung ausführen kann und jede Beschädigung der Oberfläche oder der Büchse durch Aufstoßen des Meßkopfes verhütet wird.The sleeve 27 is centered in the outer bore by means of a surface 31. Surface 31 and the length of the inner bore section on which the perforated bushing 20 rests are coaxial. When sleeve 27 and sleeve 20 are carried by these alignment or reference surfaces, their inner surfaces in which the piston 21 and piston guide 28 slide are also coaxial and the piston 21 is kept in alignment with the port. Since the piston is held at widely spaced locations along its length by the inner surface 26 and the guide 28 and these locations only extend over a limited length on the piston axis, an error in the alignment of the liner surface 26 and the inner surface of the liner 20 can occur be tolerated without the piston 21 jamming. The coaxial setups are not as important in this embodiment as they are when the piston is supported by a sliding surface which extends over almost the entire length of the piston. The guide 28 on the piston 21 ensures that the hole control surface 19, the largest diameter of which is smaller than the inner diameter of the hole sleeve 20 , properly approaches the end of this sleeve 20 and enters this sleeve so that the piston can perform an oversized movement and any damage to the surface or the liner by bumping the measuring head is prevented.
Der Meßkopf besteht nur aus vier Bauteilen, nämlich dem Meßkopfgehäuse 18, der Büchse 27, der Lochbüchse 20 und dem Kolben 21. Jeder dieser Teile kann mit jedem gewünschten und erforderlichen Grad von Genauigkeit leicht für sich hergestellt werden. Diese Ausführung ermöglicht die Herstellung von Meßköpfen, deren größte Abmessungen wenige Millimeter beträgt und die sehr genaue Meßergebnisse geben, ohne daß zahlreiche oder komplizierte Teile oder kritische Abmessungsverhältnisse vorhanden sind.The measuring head consists of only four components, namely the measuring head housing 18, the sleeve 27, the perforated sleeve 20 and the piston 21. Each of these parts can easily be manufactured individually with any desired and required degree of accuracy. This design enables the production of measuring heads whose largest dimensions are a few millimeters and which give very precise measurement results without numerous or complicated parts or critical dimensional relationships being present.
Der an dem Werkstück anliegende Kolben 21 wird an das Werkstück mittels einer Feder 34 gedrängt, die sich an ihrem Innenende auf die in dem Meßkopf 10 befindliche Schulter abstützt und die an ihrem Außenende in einem Ring eingesetzt ist, der an einen in dem Kolben 21 befestigten Sprengring 35 anliegt. Ein zweiter Ring liegt an der gegenüberliegenden Seite des Sprengringes 35 an und berührt auch das Innenende der Büchse 27, um die Auswärtsbewegung des Kolbens 21 zu begrenzen.The piston 21 resting on the workpiece is urged against the workpiece by means of a spring 34 which is supported at its inner end on the shoulder located in the measuring head 10 and which is inserted at its outer end in a ring which is attached to one in the piston 21 Snap ring 35 is applied. A second ring rests on the opposite side of the snap ring 35 and also contacts the inner end of the sleeve 27 to limit the outward movement of the piston 21 .
Fig. 4 ist ein Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 2. der die konzentrische Lage zwischen dem Meßgehäuse 18, der Lochbüchse 20 und dem vorgeschobenen Führungsteil 28 des Kolbens 21 zeigt.Fig. 4 is a section on line 4-4 of FIG. 2 showing the concentric position between the measuring housing 18, the bush hole 20 and the advanced guide part 28 of the piston 21.
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